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1、第十一章 醫(yī)用儀器(yq)干擾的抑制和安全用電廣州網(wǎng)站(wn zhn)建設(shè) 共七十四頁 在生物醫(yī)學(xué)研究和臨床工作中，大量地應(yīng)用著各種醫(yī)用電子儀器。而在應(yīng)用過程中，會遇到影響儀器測量結(jié)果的各種來自外部和內(nèi)部的無用信號，這種現(xiàn)象稱為干擾。 為了獲得準(zhǔn)確的生物醫(yī)學(xué)信息，如何防止(fngzh)干擾的產(chǎn)生并有效地排除各種不穩(wěn)定的因素是十分重要的。下面以生物電測量為基礎(chǔ)，介紹經(jīng)常遇到的干擾以及抑制干擾的措施。同時介紹與使用者和病人密切相關(guān)的醫(yī)用儀器的用電安全。共七十四頁主要(zhyo)內(nèi)容第一節(jié)干擾與抑制 第二節(jié)屏蔽(pngb) 第三節(jié)安全用電 第四節(jié)醫(yī)用電器的安全檢測 共七十四頁第一節(jié) 干擾(gnro)

2、與抑制 生物電信號一般都比較微弱且頻率較低。因此，測量生物信號的儀器既要靈敏度高，又要有較強的抗干擾能力，才能保證信號不受干擾地放大，以便測量和記錄。按干擾的耦合方式(fngsh)可分成磁場干擾、電場干擾、高頻電磁干擾、公共阻抗耦合和漏電流耦合的干擾。共七十四頁一. 磁場(cchng)干擾 電流通過導(dǎo)線會產(chǎn)生磁場。如果把導(dǎo)線繞成線圈或變壓器，則磁通的大小與線圈的匝數(shù)及流過的電流成正比。因此有大電流流過的儀器將會大量發(fā)射磁能，磁場內(nèi)任何導(dǎo)電環(huán)路都會接收到。連接儀器和病人的引線就可構(gòu)成(guchng)磁接收環(huán)，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。要想抑制磁場對信號的干擾，必須限制電極引線的環(huán)路面積。抑制磁場干擾的另一

3、個有效的辦法是采用磁性材料進行磁場屏蔽。共七十四頁心電記錄時電極引線環(huán)路受磁場影響的情況。Z1、Z2為皮膚電極阻抗；ZL為人體與電極間的阻抗。感應(yīng)產(chǎn)生的電動勢是一種差動信號，它將與心電信號一起(yq)被心電放大器放大，形成對輸出信號的干擾。抑制磁場對信號的干擾，可以限制電極引線的環(huán)路面積，如把所有的電極引線在人體(rnt)表面絞合起來，并使引線緊沿著人體(rnt)引出。共七十四頁二. 電場(din chng)干擾 處在電場中的任何導(dǎo)電介質(zhì)都會在電場作用下感應(yīng)出一定電位。當(dāng)電介質(zhì)中任何兩點之間存在著電位差時，就會產(chǎn)生電場干擾。 電場干擾比磁場干擾更大量地存在，即使電路中無電流流過，電場干擾仍然存

4、在。如把一臺儀器的電源插頭插入50Hz的交流電源插座，雖然電源開關(guān)沒有接通，電路中沒有電流流過，但如果電源開關(guān)安裝不當(dāng)或電源布線不合理，就會成為交流電場的干擾源。因此，不使用的電子儀器應(yīng)把電源插頭拔下來。在臨床工作(gngzu)中，甚至一些照明設(shè)備也會對醫(yī)用儀器的測量造成不良影響。共七十四頁 未屏蔽的電極導(dǎo)線和電源線之間存在分布電容，220V、50Hz的交流(jioli)電場通過該電容產(chǎn)生耦合，使干擾電流流入電極引線，并通過人體經(jīng)接地電阻ZG入地。這時人體對地有一定的電位，即人體感應(yīng)電位。在其等效電路中，Z1、Z2分別為兩個電極與皮膚的接觸阻抗，ZCM1、ZCM2分別為放大器兩個輸入端A、B對

5、地的阻抗。UC表示交流感應(yīng)電位的大小，稱為共模干擾電位。 如果Z1=Z2，則放大器具有共模抑制的特性，可以把共模干擾抵消；如果不等，則共模干擾信號之差，就將以差模信號的形式出現(xiàn)在放大器的輸入端，在測量儀器輸出中出現(xiàn)干擾信號。事實上，Z1和Z2，ZCM1和ZCM2不可能絕對相等，使得UC分配不平衡，最終使儀器有干擾信號輸出。共七十四頁 在臨床應(yīng)用中，一般對生物信號源的測量都需要進行無損傷測量，因此常用表面電極來引出生物電信號，如果不采取抑制干擾的措施，電場干擾就會耦合到儀器中，因為電路中的電阻等不可能絕對一致，使共模干擾信號之差以差模信號的形式(xngsh)出現(xiàn)在放大器的輸入端，在測量儀器的輸出

6、中出現(xiàn)干擾信號。 綜上所述，電場干擾是指空間電場通過感應(yīng)和分布參數(shù)經(jīng)過一定的途徑進入信號源或測量儀器中形成的干擾，其中50Hz市電經(jīng)分布電容耦合而形成的干擾最為嚴(yán)重和常見。為了抑制電場的干擾，可以在儀器中采用高共模抑制比的放大器；將電源線和測量電極的導(dǎo)線屏蔽；設(shè)置屏蔽室，把被測者屏蔽等方法。共七十四頁三. 高頻(o pn)電磁場干擾 目前(mqin)無線電的應(yīng)用日趨廣泛，各種頻段的無線電廣播、電視發(fā)射臺、通訊發(fā)射臺、生物醫(yī)學(xué)研究方面應(yīng)用的遙測裝置等，使空中的電磁波大量增加，日益復(fù)雜。這就給生物醫(yī)學(xué)測量工作帶來了更多、更強烈的高頻電磁干擾。常見的高頻電磁干擾有電臺干擾，即某些無線電發(fā)射設(shè)備所產(chǎn)生

7、的干擾；工業(yè)干擾，即由各式各樣的電氣設(shè)備啟動、切斷及工作時所輻射的高頻干擾所產(chǎn)生的。工業(yè)干擾信號的頻譜很寬，從較低的頻率延伸到幾十甚至幾百兆赫的超高頻段；天電干擾是指大氣中的各種電騷動所引起的干擾。雷電所產(chǎn)生的強大電磁波輻射就是天電干擾的一種。共七十四頁 生物電信號一般由生物醫(yī)學(xué)電極與電極引線引出。電極引線的作用就像一個接收天線，同時(tngsh)還將高頻電磁場干擾引進測量系統(tǒng)中。如在外科手術(shù)時，在一個身邊有心電監(jiān)護儀的病人身上使用電外科手術(shù)器械時，心電監(jiān)示器的熒光屏上就會出現(xiàn)干擾，輕者會使心電記錄的基線產(chǎn)生漂移或記錄的波形不穩(wěn)定，嚴(yán)重時心電信號會完全移出熒光屏外，影響監(jiān)護工作。此外，儀器的電

8、源線也像一個很長的天線，可引入各種高頻電磁波成分。高頻信號還可以被生物電信號所調(diào)制，使干擾電位轉(zhuǎn)換成為低頻干擾信號輸入到放大器中。由于高頻電磁干擾是具有隨機性的干擾信號，它的能量遍布整個空間，因此它的影響是不可忽視的。共七十四頁 生物醫(yī)學(xué)測量儀器中常用以下一些方法抑制高頻電磁干擾：1. 當(dāng)干擾幅度不大時，可用高頻旁路電容使干擾入地。旁路電容器的高頻特性(txng)要好，還要具有足夠高的耐壓性能，以使脈沖式干擾入地。2. 用高頻濾波器抑制高頻干擾。當(dāng)調(diào)諧頻率等于高頻干擾頻率時，就可以起到抑制高頻干擾信號的作用。當(dāng)然，也可以使用有源器件作高頻有源濾波電路，效果更好。共七十四頁3. 對電源線引入的高

9、頻干擾，可在電源變壓器的初級(chj)側(cè)加低通濾波器或旁路電容器，使高頻干擾入地。為使抑制干擾的效果更好，在整流電路及直流輸出端也要接高頻旁路電容。4. 采用電磁屏蔽措施。當(dāng)檢測微小的生理信號時，對外來的電磁波干擾或電磁輻射一般采用電磁屏蔽措施。用銅或鋁的良導(dǎo)體將需要屏蔽的電路或儀器和被測體在內(nèi)的每一個測量設(shè)備都嚴(yán)密地包圍起來，并要將屏蔽罩可靠接地。電磁屏蔽與干擾信號頻率的關(guān)系很大，干擾信號的頻率越高，對屏蔽的嚴(yán)密性要求也就越高。共七十四頁四. 儀器接地不正確引起(ynq)的干擾 醫(yī)用儀器為了消除干擾和使用安全，通常都要接地。接地就是把儀器的外殼用導(dǎo)線(doxin)與大地連通。儀器的電路中有一

10、個參考電位點，稱為電路的“地”電位點，如果這個參考電位點不與大地連通，這點是“浮地”，如埋藏式心電起搏器和測量心電用的心腔內(nèi)接測量儀器一般都采用浮地方式而并非有真正的接地點。只有參考電位點與儀器原外殼連接并且連通大地才是真正的接地，這時的參考電位為零電位。當(dāng)儀器接地點不正確時，就會產(chǎn)生干擾。 共七十四頁晶體管T1、T2的電流IC1、IC2經(jīng)接地導(dǎo)線由電源正極流向接地點a及點b。由于ab線段有電阻，IC1、IC2的交流分量在ab公共阻抗中必定有交流電位差。從圖中可以(ky)看出，這個交流分量的電位差又作用到放大器第一級輸入回路，從而成為干擾電壓。若將電路圖改為(i wi)：接地點接至C點，使IC

11、1、IC2均由C點入地，而不經(jīng)過第一級輸入回路，這樣就不會在第一級輸入回路產(chǎn)生干擾電壓。共七十四頁 在低頻情況下，儀器內(nèi)部互相連接的各個系統(tǒng)只能有一個接地點，稱為單點接地。在系統(tǒng)中，相隔較遠的各部分的地線必須匯集在一起(yq)，接在同一個接地裝置上，接地線要盡量短，其電阻率也應(yīng)盡量小。在低頻情況下，浮地的接地原則上也可以是單點接地。共七十四頁 但在高頻情況下，單點接地是不宜采用的。因為這種接地方式連線太多，線與線之間及電路各元件之間分布電容增大，高頻干擾信號將通過電容耦合而混人測量信號之中。所以(suy)，在處理高頻信號時，不僅連線的排列、元件的位置布局要講究，接地方式也應(yīng)采取多點接地。 共七

12、十四頁五. 儀器間連接不正確引起(ynq)的干擾 在許多情況下，儀器的連接都會造成上述地線干擾。如當(dāng)同時監(jiān)護病人的心電、脈搏、血壓等信號時，所用各臺儀器均由220V、50Hz市電供電(n din)，而每臺儀器的底板都通過三芯插頭的地線接地，儀器的接地端又需連接在一地，于是就可能構(gòu)成接地回路，引進干擾。這種情況下正確的接地方法，應(yīng)該只留一臺儀器的電源插頭接地，拔去其它儀器上的地線插頭，即切斷地電流流通的回路，才能消除干擾。共七十四頁 當(dāng)使用遠距離監(jiān)護儀時，測量人體生理信號的檢測器或前置級常與主機相距(xingj)幾十米，它們與地之間就可能存在著很高的電位差，這個干擾電壓若不加以排除很難測量真實信

13、號，甚至?xí)茐臏y量儀器。 另外，每臺醫(yī)用電子儀器的輸入和輸出的公共端大都連接到它們的機殼上，機殼面積較大，極易受到外界電磁場的影響。儀器公共端連接不正確還將使儀器內(nèi)部的干擾發(fā)生相互影響?？梢姡t(yī)用儀器的干擾在很大程度上與儀器問的連接和接地有關(guān)，應(yīng)合理連接信號線、各種地線和電源線。共七十四頁第二節(jié) 屏蔽(pngb) 抗干擾技術(shù)有很多種方式，如屏蔽、接地、合理利用相關(guān)電路(dinl)等。其中屏蔽和接地是抑制電磁場干擾的有效辦法。共七十四頁一. 電場(din chng)屏蔽 如果將一個帶電荷的物體靠近另一個不帶電荷的物體，不帶電荷的物體靠近帶電荷物體的一端會出現(xiàn)(chxin)相反的電荷，這就是靜電感

14、應(yīng)現(xiàn)象。在一個放大器的輸入端引線A的附近，如果有一根帶著交變電勢的導(dǎo)線B，那么，這個交變電勢將使引線A感應(yīng)起一個變動的電勢。這個變動的電勢與被測信號混合一起進入放大器，將影響被測信號的真實性。共七十四頁 電場感應(yīng)產(chǎn)生的干擾可以利用靜電平衡原理來加以抑制(yzh)。一個金屬導(dǎo)體處于外電場E0中時，感應(yīng)電荷產(chǎn)生的內(nèi)電場Ei很快就會達到和E0相等的量值，而方向是相反的。因此，導(dǎo)體內(nèi)部的合電場Et處處為零，這就是靜電平衡狀態(tài)。如果外電場發(fā)生變化，表面電荷立即重新分布，使導(dǎo)體內(nèi)部合電場仍保持處處為零。共七十四頁 利用這一原理，將金屬體內(nèi)部挖空成一個空腔，若把輸入引線A或儀器放在空腔內(nèi)部，它們就不會受到外

15、電場的影響(yngxing)。這種現(xiàn)象稱為電場屏蔽，導(dǎo)體殼稱為屏蔽罩。實際上，屏蔽罩并不用整塊金屬挖空制造，而是用金屬板或金屬線網(wǎng)組成。共七十四頁二. 磁場(cchng)屏蔽 為了對磁場屏蔽有更直觀的了解，這部分以影像設(shè)備中的磁共振成像系統(tǒng)為例，討論它們磁屏蔽的作用。 磁體是磁共振成像系統(tǒng)(magnetic resonance imaging, MRI)的重要組成部分。無論是超導(dǎo)磁體、還是永磁體或常導(dǎo)磁體，其作用都是為MRI設(shè)備提供靜磁場B0。但由于它的磁力線將向空間各個方向散布，即形成所謂的雜散磁場，有可能干擾周圍環(huán)境中那些(nxi)磁敏感性強的設(shè)備，使其不能正常工作。另一方面，磁體周圍環(huán)境

16、的變化也會影響磁場的均勻程度。由此可見，在磁共振成像系統(tǒng)中，磁場與環(huán)境的相互影響是一個不容忽視的問題。目前，廣泛采用屏蔽的辦法來解決。共七十四頁1. 磁場(cchng)屏蔽 所謂磁場屏蔽（簡稱磁屏蔽）就是用高飽和度的鐵磁性材料來包容特定容積(rngj)內(nèi)的磁力線。它不僅可防止外部鐵磁性物質(zhì)對磁體內(nèi)部磁場均勻性的影響，同時又能大大削減磁屏蔽外部雜散磁場的分布。應(yīng)當(dāng)指出的是，用軟磁材料制做的罩殼（稱為屏蔽體）對磁場的屏蔽效果遠不如金屬導(dǎo)體殼對靜電的屏蔽效果好。 共七十四頁 將一個磁導(dǎo)率很大的軟磁材料罩殼放在外磁場中，則罩壁與空腔中的空氣就可以看作并聯(lián)磁路(c l)。由于空氣的磁導(dǎo)率接近于1，而罩殼

17、的磁導(dǎo)率在幾千以上，使得空腔的磁阻比罩殼壁的磁阻大很多。因磁力線容易向磁導(dǎo)率高的地區(qū)集中，這樣一來，外磁場的絕大部分磁感應(yīng)通量將從空腔兩側(cè)的罩殼壁內(nèi)通過、進入空腔內(nèi)部的磁通量是很少的。這就達到了磁屏蔽的目的。在MRI中，磁屏蔽既起到保護空腔內(nèi)磁場不被其它外界因素干擾的作用，又限制腔內(nèi)磁場以雜散磁場的方式向周圍環(huán)境中散布。共七十四頁2. 磁屏蔽(pngb)的分類 從廣義上來說，MRI系統(tǒng)的磁屏蔽可分為有源和無源兩種。有源屏蔽是指由一個線圈或線圈系統(tǒng)組成的磁屏蔽。與工作線圈（內(nèi)線圈）相比，屏蔽線圈可稱為外線圈。這種磁體的內(nèi)線圈中通以正向電流，以產(chǎn)生所需的工作磁場。外線圈中則通以反向電流，以產(chǎn)生反向

18、的磁場來抵消工作磁場的雜散磁場，從而達到屏蔽的目的。如果線圈排列合理或電流控制準(zhǔn)確，屏蔽線圈所產(chǎn)生的磁場就有可能抵消雜散磁場。無源屏蔽使用鐵磁性屏蔽體，即上面(shng min)所說的軟磁材料罩殼，因不使用電流源而得名。根據(jù)屏蔽范圍的不同，無源磁屏蔽可分為下述三種：共七十四頁 a.房屋屏蔽：即在磁體室的四周墻壁、地基和天花板等六面均鑲?cè)?8mm厚的鋼板，構(gòu)成封閉的磁屏蔽間。這種屏蔽體的用材常達數(shù)十噸甚至上百噸，價格昂貴。 b.定向屏蔽：如果雜散磁場的分布僅在某個方向超出了規(guī)定的限度，則可只在對應(yīng)方向的墻壁中安裝屏蔽物，形成雜散磁場的定向屏蔽。這種方法(fngf)特別適用于MRI室和CT室共用一

19、建筑物的情形。共七十四頁 c.自屏蔽：自屏蔽是指僅在磁體周圍(zhuwi)安裝鐵磁材料屏蔽體的屏蔽方法。用這種方法可以得到非常理想的屏蔽效果。如果再在屋頂加裝定向屏蔽，則它有可能使主磁場完全限制在一般建筑物的樓層高度之內(nèi)。 全身MRI系統(tǒng)磁體的自屏蔽可以有板式、圓柱式、主柱式及圓頂罩式等多種結(jié)構(gòu)形式。各種結(jié)構(gòu)的設(shè)計都應(yīng)以主磁場的均勻性不受影響或少受影響為目的。自屏蔽的缺點是其屏蔽體重量往往多達數(shù)十噸。但是，它對外界磁干擾的屏蔽既有效又方便。共七十四頁3. 磁屏蔽(pngb)材料 磁屏蔽材料根據(jù)磁導(dǎo)率的高低粗略地劃分為高磁導(dǎo)率及低磁導(dǎo)率兩大類，分別以鎳合金及鐵合金(包括鐵和鋼)為代表。高磁導(dǎo)率材

20、料的特點是具有很高的初始磁導(dǎo)率和最大磁導(dǎo)率。另外，這類材料的飽和磁感為0.750.9T，只有普通鐵合金或鋼飽和磁感的1/3。也就是說，高磁導(dǎo)率材料非常容易飽和。在高磁場的情況下，這類材料的屏蔽體只有做得比鐵屏蔽厚得多時(dush)，才能避免飽和的出現(xiàn)。此外，這類材料還具有因大應(yīng)力和高溫度敏感性而難以處理的缺點。因此，盡管鎳合金的磁導(dǎo)率很高，但綜合考慮到用量、經(jīng)濟性以及制做工藝等原因，一般認(rèn)為它并不適于制造大容量的磁體屏蔽體。 鐵或鋼的最大磁導(dǎo)率可以達到5000，這對于一般的磁屏蔽來說已經(jīng)足夠高了，這一效果已能使磁力線區(qū)縮小至理想范圍之內(nèi)。因此，現(xiàn)在大量采用相對便宜的、高磁飽和度的鐵或鋼來制做磁

21、屏蔽體。調(diào)整其厚度可獲得最大磁導(dǎo)率。共七十四頁三. 高頻(o pn)電磁場的屏蔽 當(dāng)LC回路發(fā)生電磁振蕩時，在它的周圍空間(kngjin)中激發(fā)起交變的磁場和電場，并以波的形式向外傳播，這就是電磁波。所以電磁波實質(zhì)上是交變的電場和磁場。當(dāng)檢測儀器處于較強的電磁波輻射的環(huán)境中（如附近有電臺、高頻理療機等），儀器就會受到高頻電磁場的干擾。電磁場中，根據(jù)距電磁振源的距離大小將電磁場分為近場和遠場，其中近場的特性主要取決于場源的阻抗。如果場源為大電流、低電壓體（即低阻抗源），則場的主要分量為磁場；共七十四頁 如果場源為小電流、高電壓（即高頻電源），則場的主要分量為電場。遠場的特性主要取決于傳播電磁波的

22、介質(zhì)，在空氣中是同時存在的交變的電場和磁場。為防止電磁波的干擾，一般也根據(jù)前面所說的磁場和電場的屏蔽原理(yunl)，采用低電阻率的金屬材料制成罩殼加以屏蔽。共七十四頁四. 醫(yī)用屏蔽(pngb)室 在臨床及科研中(如腦電圖、電生理實驗等)被檢測的信號都是非常微弱的，如不對外界的電磁干擾進行屏蔽，將無法工作。為此需建立(jinl)一個良好的屏蔽室。屏蔽室所需要的屏蔽效能視用途而異。一般將干擾衰減到100dB左右的屏蔽效能就可以滿足大多數(shù)情況的要求。若屏蔽室用0.3mm厚的銅皮完全包起來，再設(shè)置一個高頻濾波器來濾除由50Hz電源引起的泄漏，則一般可以獲得100dB數(shù)量級的屏蔽效能。 共七十四頁 由

23、于屏蔽室內(nèi)有患者或?qū)嶒瀯游锛安僮魅藛T，如用鋼皮包裹，通風(fēng)和采光(cigung)將需高要求，非但不方便，也增加造價。因此通常都用鋼絲網(wǎng)或鐵絲網(wǎng)制造。金屬絲網(wǎng)屏蔽效能比銅板差得多，采用單層只能獲得4050dB的屏蔽效能。因此，一般采用雙層金屬絲網(wǎng)：一層銅絲網(wǎng)，一層鍍錫鐵絲網(wǎng)，二層間距約10cm，絲網(wǎng)的簾線間距約為1.5mm。另外，在門與屏蔽壁之間需裝有磷青銅彈簧片來屏蔽門縫的干擾波泄漏進去；整個屏蔽室還要用銅帶焊接一圈，終端焊接在總地線上。注意應(yīng)單點接地，同時不應(yīng)把屏蔽網(wǎng)作為儀器的接地點，以免發(fā)生地環(huán)流，減弱屏蔽效能。共七十四頁 導(dǎo)線的屏蔽：與儀器相關(guān)的信號線和各種地線（保護接地線、信號地線、信號

24、源地線、交流電源線）在有些場合下既是干擾波輻射出去的發(fā)射天線，也是引進外部干擾的接收天線。對于高頻高電平信號線主要是防止它干擾外界；而低電平信號線對外部干擾極為敏感，對于低電平信號線主要是防止外界對它的干擾，因此要有良好的屏蔽和接地。導(dǎo)線的屏蔽根據(jù)(gnj)材料可分為金屬絲編織屏蔽線，中間的導(dǎo)線稱為芯線，在其外面包一層金屬絲的編織套稱為隔離皮（或屏蔽層），在此兩層間有絕緣材料。共七十四頁共七十四頁 五. 放射線的屏蔽(pngb) 1. 放射線的作用 放射線在影像設(shè)備中應(yīng)用很廣泛。放射線是短波長的電磁波，在醫(yī)療上不僅是X射線，而且應(yīng)用著更寬范圍波長和能量的放射線。表示放射線吸收劑量的單位用戈瑞（

25、Gy）。 短時間大劑量放射性照射產(chǎn)生危害的情況如下：局部受放射線照射時，依其部位有很大的不同。皮膚在2Gy以下幾乎不受影響，大于2Gy時發(fā)生脫毛和紅斑，在16Gy以上時出現(xiàn)水泡(shu po)和潰瘍，此種情況和燒傷相似。共七十四頁 10克的組織用 10Gy的射線在10cm2面積上照射 10秒鐘時，其能量密度為 10-2Wcm2。從2Gy左右時就開始對人體的臟器有危害。全身受放射線照射時，表現(xiàn)出來是對臟器的影響的縱使情況。 以治療為目的，為使一部分細胞死亡，也有采用大劑量照射的，但一般診斷時用量極小。 考慮長時間的影響時，小劑量放射線持續(xù)照射，會發(fā)生皮膚癌和造血器官損害，嚴(yán)重(ynzhng)時會

26、轉(zhuǎn)為白血病。這是以X射線操作為職業(yè)的醫(yī)療工作者必須注意的。 共七十四頁共七十四頁2. 屏蔽(pngb)防護 屏蔽防護是在輻射源與人體之間設(shè)置能吸收輻射的屏障物，以減少輻射對人體的照射劑量。雖然依靠時間防護和距離防護可減少職業(yè)人員個人受照劑量，然而在某些情況下屏蔽防護是更可取的防護措施。防護屏蔽厚度(hud)取決于其構(gòu)成材料的種類、輻射類型、放射源活度和對屏蔽后要求達到的可接受劑量率等因素。對射線和X射線常用較高原子序數(shù)材料作屏蔽，如用混凝土、鑄鐵、鉛或具有一定鉛當(dāng)量的復(fù)合材料作屏蔽。共七十四頁 對射線，尤其對高能射線常用低原子序數(shù)材料作屏蔽，如用鋁、有機玻璃等。對中子常用水、石蠟(sh l)、

27、硼或含硼塑料板等輕質(zhì)材料作屏蔽。對中子、射線混合輻射常用低原子序數(shù)和高原子序數(shù)材料相間組成的多層屏蔽，或用這兩種元素均勻混合材料作屏蔽。屏蔽的方式多種多樣，根據(jù)防護要求的不同，屏蔽物可以是固定式，也可以是移動式。屬于固定式的有防護墻、地板、天棚、防護門和觀察窗等。屬于移動式的有包裝容器、各種結(jié)構(gòu)的手套箱、防護屏風(fēng)和鉛磚以及含鉛橡膠圍裙、手套等。 共七十四頁第三節(jié) 安全(nqun)用電 隨著醫(yī)用儀器(yq)越來越多的應(yīng)用于臨床診斷和治療，為了能給病人解決醫(yī)療問題，又必須防止因儀器(yq)使用不當(dāng)而導(dǎo)致病人遭受電擊的危害，因此，醫(yī)用儀器(yq)的安全用電措施是非常重要的。本節(jié)介紹電流對人體的作用、

28、發(fā)生電擊的原因和防止電擊的措施等。共七十四頁一. 人體(rnt)的導(dǎo)電 人體由大量組織構(gòu)成，和其它的物質(zhì)一樣或多或少地導(dǎo)電。在組織中所有的細胞都浸沒在淋巴液、血液和其它體液中。組織液是含有水、蛋白、纖維蛋白和鹽等的溶液，它導(dǎo)電可看作是比較復(fù)雜的電解質(zhì)導(dǎo)電。電流通過人體對組織的主要作用(zuyng)有化學(xué)效應(yīng)和熱效應(yīng)兩種，前者由直流電和低頻交流電引起；后者則是任何形式的電流都可引起，在醫(yī)療中多數(shù)是高頻電流引起的。對于直流和低頻電流，人體電阻主要是皮膚電阻，由于皮膚電阻比身體其余部分電阻大得多，有時可以把它當(dāng)作全身的電阻。 共七十四頁1. 皮膚(p f)電阻 皮膚的最外層是表皮，包括絕緣的角質(zhì)層，

29、其中沒有血管(xugun)，但有汗腺孔。下一層是真皮，其中有大量血管(xugun)。實驗證明，在直流電的作用下，皮膚有角質(zhì)時，人體電阻率可高達幾十萬cm，沒有角質(zhì)時為8001000cm，沒有皮膚時為600800cm，可見皮膚電阻又主要決定于角質(zhì)層。在人體不同部位，角質(zhì)層的厚度不同，大約在0.050.2mm之間；但汗腺孔的分布也很重要。如盡管手掌心的角質(zhì)層比手背的厚，但手掌心的導(dǎo)電性比手背好，因前者汗腺孔多。腳跟的導(dǎo)電性最差，因其角質(zhì)層既厚而汗腺孔又少。此外，皮膚充血和水腫能顯著地提高其導(dǎo)電性。 共七十四頁 電流的強度與形式對皮膚電阻也有很大影響。當(dāng)直流或低頻(dpn)交流電通過人體時將發(fā)生極化

30、現(xiàn)象而形成反電動勢，以阻礙電流的流通。此外，電解產(chǎn)物也會增加電阻；至于高頻電流，由于變化得太快，不會發(fā)生極化現(xiàn)象。一個正常健康的人對交直流呈現(xiàn)出如下的區(qū)別：手臂到手臂間的電阻，對直流電是1050，對交流電是250；手臂到腿間的電阻，對直流電是1600，對交流電是360，這些數(shù)值說明，人體對交流電所呈現(xiàn)的電阻比直流電的小。對于50Hz、50100V的交流電，當(dāng)電極接觸很好時，通電相當(dāng)長時間后，其電阻可由幾千歐姆迅速下降為幾百歐姆，就好像一個電容器被擊穿了一樣。共七十四頁 再者，其它因素也會影響皮膚的電阻。如熱刺激汗腺時可引起(ynq)發(fā)汗現(xiàn)象，導(dǎo)致皮膚電阻的降低。其他機械的和化學(xué)的刺激也能降低皮

31、膚電阻?？傊心艽碳てつw的因素都會降低其電阻。此外，性別。年齡、皮膚的血液循環(huán)狀態(tài)、皮下組織充血、病理過程、神經(jīng)系統(tǒng)的活動等也對皮膚電阻有影響。 共七十四頁2. 其他組織(zzh)的電阻 電流通過皮膚表層后，就遇到電阻遠小于皮膚阻抗的組織。所有組織的導(dǎo)電率都決定于其含水量和相對密度。含水越多，則離子越多，因而是良導(dǎo)體。如肌肉(jru)和腦之所以是最好的導(dǎo)體，就是因為它們的含水量大。肌肉(jru)為7275，腦為68。腱和腱鞘是不良導(dǎo)體，因其含水量小而密度也較大。最不好的導(dǎo)體是脂肪和骨，尤其是骨，而且密度越大越不好。再者，根據(jù)組織內(nèi)離子的極化情況可證明各組織的電阻率還和電流的形式有關(guān)。高頻電

32、的電阻率最小，低頻電的電阻率次之，直流電的電阻率最大。 共七十四頁共七十四頁二. 電擊(din j)的類型 電擊是生物體意外的受到不適當(dāng)?shù)碾娏鞫a(chǎn)生的電刺激和電傷害。電擊分為兩大類，一類稱為強電擊，它是由體外經(jīng)皮膚流進體內(nèi)，然后再流出體外的電流引起的。另一類是微電擊，它是不經(jīng)過(jnggu)皮膚電阻或者只有一端經(jīng)過(jnggu)皮膚電阻而流進心臟組織內(nèi)部的電流引起的。共七十四頁1. 強電擊(din j) 當(dāng)較高的電壓加在人體表面兩點間，將有電流通過人體而引起電擊。這種外加的電壓引起的電擊就是強電擊。如一只手接觸到市電電源或漏電又沒有接地的儀器機殼，電流將從手流進，而從另一只手或腳流出。共七十四

33、頁2. 微電擊 埋植或插入體內(nèi)的醫(yī)用電子器件幾乎都是依靠電進行工作的，很容易發(fā)生電擊的危險。特別是插入心臟內(nèi)部或其附近的由導(dǎo)體構(gòu)成的電極和裝滿生理鹽水的導(dǎo)管等，它們均是導(dǎo)電物質(zhì)，極易引起對心臟直接電擊，這種類型的電擊稱為微電擊。微電擊誘發(fā)心室顫動是一種最可怕的危險，微電擊電流即使在100A以下，也能誘發(fā)心室顫動。造成微電擊的原因是因為體內(nèi)的器件本身有漏電流，或與它并用的體外醫(yī)用電子儀器有漏電流而引起的，特別是多個(du )醫(yī)用儀器組合使用，而它們又存在著電的聯(lián)系時，更要注意發(fā)生微電擊的危險。共七十四頁三. 電擊(din j)的因素 電擊(din j)是個非常復(fù)雜的問題。電擊(din j)的傷害

34、程度決定于很多因素，而這些因素又是相互關(guān)聯(lián)著的。1.電壓：在有高壓電的地方時常會看到高壓危險的警示，人們很容易誤認(rèn)為高壓才有危險，其實低壓也有危險。電擊是否會發(fā)生危險的決定因素是電流強度。當(dāng)電阻一定時，電壓越高則電流越大，也就是越危險。但假若電阻很小，盡管電壓低，也可能會產(chǎn)生較大的電流，因而仍然存在危險。但一般來說，24伏特以下的電壓比較安全。共七十四頁2.電流(dinli)種類：當(dāng)電壓較低時，直流電比交流電安全。但電壓高時，直流電反而危險。對于交流電的頻率則以50Hz電流為最危險，頻率低或高則危險性相對低。原因是細胞內(nèi)的離子將以交流電的頻率往復(fù)運動，當(dāng)交流電的頻率為50Hz時，離子運動的速度

35、剛好足以使之由細胞的一端到另一端來回一次，因之離子此時在細胞內(nèi)所引起的騷動最大，也就是破壞最大。頻率小則來回的次數(shù)少，破壞也就??；頻率大，則離子在細胞內(nèi)的移動范圍小，破壞也就小，而對于較高頻率（如20kHz以上），電流所引起的離子移動很小，危險性反而減少。共七十四頁3.電流強度：電流的大小是電擊致死的主要因素。當(dāng)電流只有12mA時，人有輕微麻痹感。當(dāng)為812mA時，電擊時肌肉自動收縮。當(dāng)高于22mA時，電源一旦與皮膚接觸，所發(fā)生的熱量即將表皮燒毀，結(jié)果電阻變小，電流更大，那時人將無法擺脫(bitu)電流，除非有他人把電源移去，這種電流叫“凍結(jié)”電流。若有100mA的電流從手經(jīng)心臟至腳，就會引起

36、心臟顫動，危及生命。至于使神經(jīng)系統(tǒng)停止活動，發(fā)生呼吸停止，就需要有幾安培的電流。但交流和直流的情況不一樣。交流的安全電流是10mA，而直流的是5mA，若交流頻率高達1MHz時，人體甚至可安全地承受3000mA的電流。再者各人對電流的敏感程度也不同，上述只是平均數(shù)值。共七十四頁4. 電流密度：電流對一已知面積的作用主要決定于電流密度。電流密度即垂直通過單位面積的電流強度。就一定量的電流強度來說，通過的面積越大，則作用越??；反之若該電流集中于較小面積，則其作用甚至可以破壞組織。電療時到底應(yīng)用(yngyng)多大的電流密度以病人的舒適感受為準(zhǔn)。直流電大約是每6.5cm2約12mA，低頻交流電高一些，

37、高頻電流可高達75100mA，這種顯著的差別說明了為什么多用高頻電流發(fā)熱，而不用直流或低頻電源。共七十四頁 若所使用的兩電極一樣大，則電極下的電流密度相等，若一電極的面積為另一電極的兩倍，則前者的電流密度為后者的二分之一。至于兩極(lingj)之間的電流密度，由于電流線的分散，則密度較小。兩電極越近，電流越集中。若兩電極在身體或四肢的同一側(cè)，則皮膚中的電流密度最大。兩電極越近電流密度越大，若要得到深部效應(yīng)，則兩電極間的距離不應(yīng)小于25cm。當(dāng)兩極(lingj)中有一個很小時，則主要作用將在該電極下發(fā)生，叫有效電極，在外科中的電針和電刀就是這樣一種電極，此時該電極下的電流大大超過組織的忍受限度，

38、而使組織受到破壞。 共七十四頁兩電極大小不相等時，電極下的電流密度不一樣(yyng)。若一電極的面積是另一電極的兩倍，則前者的電流密度為后者的二分之一。兩電極大小相等時，電極下的電流密度一樣。（圖中所示是電流線，電流線越密，則該處的電流密度越大。）兩電極在同一側(cè)，則皮膚中的電流密度最大。有效電極下的電流大大超過組織的忍受限度。共七十四頁5. 人體電阻：人體電阻最主要的是皮膚，而皮膚的干濕又對其電阻有很大影響(yngxing)。如在干燥情況下，皮膚電阻可大到 6105，而潮濕時可小到只有 1000，若用干燥手掌摸3600V的高壓線，而腳站在地上，這時人體被用來閉合電路，就有電流流過人體，其電流強

39、度為6mA，人將受到輕微的電擊。但人若在沐浴時用手摸漏電的電器，盡管其電壓只有220V，而由于人體電阻只有1000，流過人體的電流就大于220mA，人體這種觸電多半是無法挽救的。共七十四頁6. 人體電路：電流經(jīng)過人體的通道也非常關(guān)鍵。若電路上沒有腦、心、肺等重要器官，則危險性較小。有人曾用動物做過實驗，讓220V、50Hz的電流由前腳進后腳出，此時動物心臟處在電路中，動物死亡(swng)；若電流從一只后腳進，從另一只后腳出，則危險性較小。還應(yīng)指出，交流電和直流電在通過人體時不一定走通電兩極間的最短路線，而是沿其間的血管和淋巴管流動。直流電總是沿電阻小的路徑流動，而對高頻電流而言，只要電阻不太大

40、，它就會沿著最短路程流動。 共七十四頁7. 通電時間：電擊時電流流經(jīng)人體的時間長短也很重要，若時間過長，由于皮膚電阻隨時間而下降，因而會增大通過人體的電流。其次，心臟(xnzng)大約每秒收縮一次，其中以心舒張前0.1秒的時間最危險。若通過胸部的電流為25mA，就可引起顫動。若電擊時間超過一秒，則這0.1秒當(dāng)然會包括在電擊時間之內(nèi)，因而就很危險。若電擊時間小于0.1秒，而又不在該危險段內(nèi)，那么，即使電流大到 10A，也不致引起心臟顫動，因此應(yīng)盡可能縮短電擊時間。共七十四頁四. 防止電擊(din j)的主要措施 前面討論了產(chǎn)生電擊的一些原因，為了避免超出安全值的電流(dinli)通過人體，必須要

41、有良好的防電擊措施。以下介紹幾種方法。共七十四頁1. 保護接地：保護接地的方法是防止電擊的有效措施(cush)。這種方法是把儀器進行接地。若將醫(yī)用儀器的金屬外殼等外部容易接觸的導(dǎo)體接地，當(dāng)人接觸到金屬外殼時，就與人體并聯(lián)一個接地電阻。設(shè)人體電阻Rp約為1k，保護接地電阻RE約為10，絕緣電阻R1約為100k。假如無保護接地時，流過人體的電流為1mA，有保護接地時則只有9.9A，接地后電流顯著變小。在保護接地的情況下，剩下(shn xi)的990A電流通過接地電阻流向大地。 共七十四頁2. 絕緣保護(boh)：為了防止醫(yī)用儀器電擊事故的發(fā)生，首要的辦法是把儀器的電路部分進行絕緣，這樣人體就不易接

42、觸到電路。具體來說，是用金屬的或絕緣物的外殼，將整個儀器覆蓋起來。這種絕緣稱為基礎(chǔ)絕緣。在這種絕緣的基礎(chǔ)上再加強一層絕緣的方法，稱為輔助絕緣。兩種絕緣重合在一起的方法稱為雙層絕緣。這種類型的儀器即使雙層絕緣中的任何一種被損壞，另一種絕緣仍可保證安全。共七十四頁3. 使用安全超低壓電源：選用特別低的電源電壓，即使人體接觸到電路(dinl)，也沒有損傷危險。就是基礎(chǔ)絕緣老化、損壞，也不會發(fā)生危險。在醫(yī)用儀器上，把浮地的交流電壓24V以下、直流電壓50V以下的電源，稱為醫(yī)用安全超低壓。共七十四頁4. 絕緣觸體部分：所謂觸體部分是指接觸患者身體的部分。如心臟導(dǎo)管和埋植體內(nèi)的起搏器的刺激電極等觸體部分，它們直接接觸心肌和心腔。從這些儀器流出的漏電流直接刺激心肌，極易引起心室顫動。必須把從觸體部分流出的漏電流限制在極小范圍之內(nèi)，才不會引起心室顫動。為了使同時連接多臺醫(yī)用儀器而不引起心室顫動，需要采用某些方法限制連接到心臟上的觸體部分流過的電流。為此(wi c)目的，將連接心臟的觸體部分同儀器的其它部分和接地點絕緣。這種方法稱為絕緣觸體部分。它的優(yōu)點是可以依靠絕緣阻抗控制漏電流。 共七十四頁 對于“浮地”的醫(yī)用儀器，特別要注意漏電流。其中儀器本身的漏電流（如除顫的刺激電流引起的漏電流）、市電漏電流流經(jīng)對地絕緣不